OSense O-Sense

兰大王锁民:木栓质通过排钠保钾及限制水回流促植物耐盐丨NMT植物耐盐创新平台

 

基本信息

主题:木栓质通过排钠保钾及限制水回流促植物耐盐

期刊:Plant and Soil

影响因子:3.259

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Aliphatic suberin confers salt tolerance to Arabidopsis by limiting Na+ influx, K+ efflux and water backflow

作者:兰州大学王锁、王沛

 

检测离子/分子指标

Na+K+

 

检测样品

拟南芥(WT和cyp86a1突变体)根,距根尖顶端600-800 μm的根表上的

 

 

研究背景(来源:兰州大学官网)

 

土壤盐渍化是严重制约植物生长和作物产量的主要非生物因素之一。耐盐机制的研究有助于改良植物的抗逆性,对农牧业生产及生态环境的恢复具有重要意义。

相对于盐生植物,非选择性的Na+吸收是大多数甜土植物对盐敏感的重要原因,在根系内皮层细胞壁上,一类保护性屏障木栓质被认为在限制Na+吸收方面发挥着重要作用,但其作用机制尚不明确。王锁民教授团队联合兰州大学萃英讲席教授、加拿大卡尔顿大学Owen Rowland教授团队,发现模式植物拟南芥中根内皮层木栓质能限制Na+通过跨细胞途径而非质外体途径流入维管组织,同时减少水分和K+向土壤的回流,从而赋予植物较强的耐盐性。

 

 

离子/分子流实验处理方法

 

5周龄水培拟南芥,用50 mM NaCl处理7d

 

 

 

离子/分子流实验结果

 

在对照条件下,野生型和cyp86a1突变体的根中有净Na+内流,但在50 mM NaCl处理下,净Na+流速转为外排(图1a-b)。当用50 mM NaCl处理时,cyp86a1突变体根中的净Na+外排比野生型根中的Na+外排显着降低了38.5%(图1b)。没有NaCl处理时,野生型和cyp86a1均存在净K+内流,尽管cyp86a1根中的K+内流速率比野生型低(图1c-d)。NaCl处理在野生型和cyp86a1根中均引起K+外排,但加入50 mM NaCl后,cyp86a1根中的净K+外排量比野生型中的K+外排量高1.96倍(图1c-d)

 

 

其他实验结果

 

  • CYP86A1的敲除突变增加了拟南芥对盐胁迫的敏感性。

  • NaCl诱导野生型植物中CYP86A1的表达和木栓化。

  • CYP86A1的突变改变了盐胁迫下离子的积累。

  • cyp86a1根的其他阳离子的渗漏量均高于野生型植物的根。

  • cyp86a1中的质外体示踪剂流量不超过野生型。

  • CYP86A1的突变改变了拟南芥根的渗透系数。

 

 

结论

 

与野生型植物相比,cyp86a1的脂肪族木栓质缺乏导致盐胁迫下离子和水更容易穿过内皮层,更多的Na+通过跨细胞径向转运途径进入中柱并最终到达叶片。这些额外的Na+对植物是有毒的,由于叶片K+的减少,增加了从根部通过细胞外屏障的外排,从而增强了毒性。

 

 

离子流实验使用的测试液

 

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH6.0

 

文章原文:https://doi.org/10.1007/s11104-020-04464-w

关键词:耐盐性、木栓质、质外体障碍拟南芥、CYP86A1根部水分传导率